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振动传感器工作原理

       用于振动的传感器是根据不同的机械或光学原理操作的传感器,以检测观察到的系统的振动。下面振动监测设备厂家的专家就来介绍一下振动传感器工作原理。


  可以使用各种类型的传感器来完成振动的测量。虽然没有直接的振动传感器,但可以间接测量振动,从经典的机械或光学量中推导出值。这些传感器的某些功能不同。除其他外,它们可以根据主动和被动行为进行划分,有传感器可以测量相对和其他绝对值。其他显着特征是频率范围,信号动态和测量数据的质量。这里示出的以下传感器首先构造在接触和非接触组中,并且在子项目路径,速度和加速度测量中。


  接触振动测量

  路径测量

  电位发射器

  电位发射器是一维位置传感器。它基于电位计,一个可调节的分压器。将电压施加到电阻轨道。擦拭器沿着这个电阻轨道运行,因此将电阻器分成两部分,如图1所示(电阻器R1和R2)。在擦拭器的不同位置处,由于电阻的变化,可以测量特定的所得电压。擦拭器移动,因为它附着在振动物体的运动上。[2]频率范围为5 Hz至2 kHz,相当于可能的最大加速度为20 g。电位计变送器可以实现1 mm至2 m的测量行程,并具有无限分辨率。工作温度范围介于低于零和150°C的两位数温度之间.


  线性可变差动变压器

  该线性差动变压器(LVDT)是一种基于感应的变压器。它可用于相对测量位移。如图2所示,该传感器沿一个轴工作,可以确定运动方向。LVDT基本上由三个线圈和一个核心组成。初级线圈连接到AC电源以进行激励。另外两个线圈放置在初级线圈的每一侧并且布置成串联相对的。在该线圈组件的中心是一个磁芯,它影响从初级线圈到次级线圈的磁通量。取决于附接到振动物体的芯的运动,可以从输出信号推导出方向和距离。载波频率范围从50Hz到25kHz,通常定义为核心运动频率的10倍。μ 米是可能的。温度范围在-270°C至600°C之间。


  速度测量

  电动力学原理

  在电动力学原理是在相对速度传感器中使用。它基于归纳现象。为了应用该原理,使用线圈和轻质永磁体。磁铁固定在振动物体上。磁铁要么无接触地移动,要么在线圈内被引导。由于磁铁的运动,在线圈中感应出电压。可以测量该电压,并且该电压与振动速度成正比。电线的隔离是最大电压的唯一限制。例如,传感器的工作频率范围介于1 Hz和2 kHz之间。


  地震仪

  可以使用地震计测量绝对速度。的地震仪由一个地震质量和在壳体内的弹簧的。由于质量的惯性,在振动的情况下,在震动质量和壳体之间存在相对运动。可以使用固定在壳体上的线圈引起感应。由于质量的移动,在线圈中感应出电压。可以测量该电压速度,因为它是成比例的。通常在这种地震计中安装衰减均衡以避免共振峰值。


  加速度测量

  压电传感器

  该压电传感器的工作原理的地震原则的基础和压电效应上。这里的石英晶体和压电陶瓷取代了地震计中使用的弹簧。压电材料一侧固定在振动物体上,另一侧固定在振动体上。振动力导致压电材料的应变和压缩。压电效应描述了由于极化材料的长度变化而产生的电荷。该电荷与作用力成比例,可以分接。由于力是质量和加速度的乘积,因此可以很容易地计算出来。压电材料非常坚硬,因此可能需要阻尼。这可以通过添加塞子或将部件浸入油中来实现。


  压阻式传感器

  所述压阻传感器使用四个半导体应变计。这些应变计使用桥接电路与振动质量一起安装在振动物体上。振动导致应变仪变形。在一个方向上的运动期间,两个应变仪被拉伸而另外两个被压缩,这导致电压变化。与压电效应相比的优点是还可以测量恒定的加速度。可以测量高达1000 g的加速度。压电传感器更适合于高频率,而半导体传感器在低频率是优选的。


  电阻传感器

  电阻传感器的功能原理与压阻式传感器的功能原理相同。唯一的区别是应变计不是由具有压电效应的材料制成。这导致类似的属性。但可测量的信号较低。


  电感式传感器

  用于加速度测量的感应传感器基于以下事实:可以将地震质量的反作用力转换成路径。现在可以通过测量感应电压来计算覆盖距离,从而可以确定振动的大小和方向。然而,这种依赖于路径的测量要求传感器比可比较的加速度传感器大得多。


  非接触式振动测量

  路径测量

  电容原理

  μmμm至mm,分辨率为nm。频带位于0到6kHz之间。然而,这种非接触式方法对于大量应用是不可行的,并且必须适应个别情况。


  涡流传感器

  霍尔传感器

  的霍尔传感器使用用于非接触测量路径霍尔效应。为此,必须在被测物体上固定一个小的永久磁铁。一旦发生振动,就可以通过测量洛伦兹力的影响来检测电信号。输出信号与覆盖路径成比例。然而,非线性特征曲线和对环境影响的高敏感性导致有限的可用性。


  光学传感器

  光学传感器使用激光来检测距离的变化。除了激光器之外,还需要分束器,反射器,布拉格单元和光电检测器来进行测量。需要这些装置来获得两个光束,即测量光束和参考光束。测量光束聚焦在振动物体上。它的反射与参考光束合并并开始干涉。生成的干涉图案可以由光电检测器解码。光学传感器的范围在几毫米之内,分辨率在纳米范围内。


  速度测量

  激光多普勒测振仪

  激光多普勒震动计(LDV)使用用于非接触速度测量多普勒频移。原则上,它由激光器,分束器,反射器,布拉格单元和光电检测器组成。相干激光通过偏振分成测量光束和参考光束。测量光束投射到振动物体上并在其表面上反射。参考波束用于通过布拉格单元发送频移。该频移允许稍后检测运动方向。两个光束的干涉导致频率调制信号。各种解调方法能够将信号转换为路径或速度信息。商用LDV的频率范围在0Hz和30MHz之间,并且可以跟随100nm / s至20m / s的振动速度。


  加速度测量

  到目前为止,还没有人知道直接获得加速度数据。可以通过从速度测量推导来接收该数据。然而,测量噪声对导出数据的质量有很大影响。因此,这样做并不总是可行或有用的。


 

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